DE2364275B2

DE2364275B2 - Anordnung zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen gegeneinander verspannten, reibschlüssig zusammenwirkenden Bauteilen

Info

Publication number: DE2364275B2
Application number: DE2364275A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Lehmann-Horn; Juergen Dipl Ing Dr Ziese
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1973-12-22
Filing date: 1973-12-22
Publication date: 1978-04-06
Also published as: DE2364275C3; DE2364275A1; GB1483124A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen gegeneinander verspannten, reibschlüssig zusammenwirkenden Bauteilen, insbesondere bei einer zwischen axial verspannten Wälzlagern einer Welle angeordneten, auf Verdrehung beanspruchten Abstandshülse in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, wobei die aus Eisenwerkstoff gebildeten Bauteile über zwischen den reibschlüssig zusammenwirkenden Flächen eingebrachte, beim Verspannen der Bauteile in die Flächen eindrückbare Hartstoff körper in Verbindung stehen.

Auf Verdrehung beanspruchte Abstandshülsen zwischen Wälzlagern sind sowohl bei Tellerrad-Ritzel wellen in Ausgleichsgetrieben als auch bei Achswellen von angetriebenen Rädern von Personenkraftwagen bekannt. Eine derartige Beanspruchung tritt ein, wenn ein das Drehmoment in die jeweilige Welle einleitender Flansch mit der Welle durch Formschluß drehfest verbunden ist und der Flansch zur Halterung an der ^M Welle unter Abstützung über die inneren Laufringe der Wälzlager und der dazwischen angeordneten Abstandshülse gegen einen Bund der Welle mittels einer Verschraubung am Wellenende verspannt werden muß.

Aufgrund der konstruktiven Abmessungen ist die Abstandshülse gegenüber einer Welle wesentlich drehsteifer. Da die Abstandshülse mit den Stirnflächen an den inneren Laufringen der Wälzlager lediglich reibschlüssig zusammenwirkt, kann sie bei drehbeanspruchter Welle eine Verdrehung nur bis zum Erreichen *° des durch die axiale Vorspannung maximal übertragbaren Haftreibmoment mitmachen. Beim Überschreiten dieser Grenze bricht die Abstandshülse los und gleitet auf den Stirnflächen der inneren Wälzlager-Laufringe. Durch diese Relativbewegung wird in nachteiliger Weise ein ein- oder mehrmals auftretender, hochfrequenter Ton erzeugt, welcher beim Anfahren bzw. beim Lastwechsel in den unteren Gängen deutlich als

»Klicken« zu hören ist.

Zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen gegeneinander verspannten Bauteilen ist aus der DT-PS 8 13 333 eine Anordnung mit einer zwischen den Bauteilen anzubringenden Zwischenlage bekannt, welche herausgearbeitete und gehärtete Zähne aufweist. Beim Verspannen der Bauteile dringen die Zähne in die Bauteile ein und bewirken somit eine Relativbewegungen unterbindende Verriegelung.

Eine ähnlich »formschlüssige« Verriegelung ist durch eine aus der DT-OS 18 16 854 bekannte Anordnung erreicht, wobei gemäß einer Ausführungsart ebenfalls eine Zwischenlage vorgesehen ist, die mit »Scherelementen« ausgestattet ist. Die Scherelemente sind in die Zwischenlage eingebracht und dringen beim gegenseitigen Verspannen der Bauteile in diese ein und verhindern eine Relativbewegung durch ihren quer zur Verspannungsrichtung aufgebrachten Scherwiderstand. Bei der zweiten Ausführungsart der o. g. Druckschrift sind die Scherelemente durch eine mechanische Oberflächenbehandlung eines Bauteiles aus dessen Werkstoff herausgebildet.

Schließlich ist aus dem DT-GM 18 23871 eine für Befestigungsschrauben als Unterlegscheibe gestaltete Zwischenlage bekannt, die beidseitig mit Schmirgel beschichtet ist. Dabei sollen die bekanntlich den Schmirgel bildenden Hartstoffkörper bei der Verspannung sich einerseits in die Unterlegscheibe und andererseits in die Anlagefläche von Werkstück und Befestigungsschraube eindrücken. Dadurch kann ein durch äußere Belastungen verursachtes Wandern der Befestigungsschraube innerhalb der Grenzen der Durchbrechung im Werkstück vermieden werden.

Der Nachteil der vorbeschriebenen bekannten Anordnungen liegt darin, daß sie material- und arbeitsaufwendig sind.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit geringem Material- und Arbeitsaufwand erreichbare Anordnung der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Hartstoffkörper auf die mit konzentrischen Bearbeitungsrillen versehene Anlagefläche des einen Bauteils als Nitride in einer an sich bekannten mittels Stickstoffdiffusion erzeugten, beim Verspannen der Bauteile miteinander zumindest an den Kuppen der Rillen aufbrechende und dabei die Hartstoffkörper freisetzende Schicht aufgebracht sind, wobei die Tiefe der Rillen im wesentlichen das 1,5- bis 2fache der Dicke der Schicht beträgt.

Eine erfindungsgemäß an einem Bauteil ausgebildete Anlagefläche ist in ihrer Oberflächengüte durch Bearbeitungsrillen mit einer der mehrfachen Schichtdikke entsprechenden Rillentiefe von minderer Qualität, die bereits in einem frühen Fertigungsstadium des Bauteils erreicht ist. Die Fertigungskosten für eine derartige Anlagefläche sind somit niedrig. Da ferner die Anlagefläche mit in einem frühen Fertigungsstadium mit den gewünschten Abmessungen nahezu von selbst sich ergebenden Bearbeitungsrillen zur Bildung der für eine Verriegelung gewünschten Hartstoffkörper lediglich einer geeigneten Stickstoffatmosphäre auszusetzen ist, ist mit der Erfindung der Vorteil einer mit geringem Material- und Arbeitsaufwand erreichbaren Anordnung gegeben. Weiter ist von Vorteil, daß Bauteile mit erfindungsgemäß gestalteten Anlageflächen auch von ungeschultem Personal montiert werden können, da die Hartstoffkörper beim Verspannen der Bauteile mitein-

ander automatisch an den Rillenkuppen durch Aufbrechen der die Rillenkuppen bedeckenden Schicht freigesetzt werden und sich die Hartstoff körper bzw. diese enthaltende Bruchstücke bei weitet :m Verspannen der Bauteile in die Bauteiloberflächen eindrücken. Eine einwandfreie »formschlüssige« Verriegelung ist somit stets gegeben.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß diese bei lösbar gegeneinander verspannten Bauteilen nachträglich Anwendung finden kann. Schließlich ist es nicht unwesentlich, daß die Anordnung auch bei Bauteilen von unterschiedlicher Härte Anwendung finden kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Beschreibung eines in der Zeichnung aufgezeigten Beispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 eine Hinterachse eines Personenkraftwagens mit angetriebenen Rädern und in

Fig. 2 eine Lagerung einer Hinteracnswelle im Schnitt, in

F i g. 3 Einzelheit be\»A« vergrößert dargestellt.

Die F i g. 1 zeigt von einem nicht dargestellten Personenkraftwagen dessen Hinterachse 1, im wesentlichen bestehend aus einem Tragrahmen 2 und an diesem angelenkte Führungsglieder 3 für die Räder 4. Mit dem Tragrahmen 2 fest verbunden ist ein Ausgleichsgetriebe 5, welches mit den Achswellen 6 (Fig. 2) der Hinterräder 4 über Doppelgelenkwellen 7 in Verbindung steht. Die Achswellen 6 sind in mit den Radführungsgliedern 3 festverbundenen Gehäusen 8 gelagert.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist die Achswelle 6 über Wälzlager 9, 10 im Gehäuse 8 gelagert. Auf der Achswelle 6 sind die Wälzlager 9,10 über eine Hülse 11 auf Abstand gehalten. Die Abstandshülse 11 steht über ihre Stirnflächen 12, 13 mit den inneren Lauf ringen 14,

15 der Wälzlager 9,10 in Verbindung. Die Stirnflächen 12, 13 sind gerillt ausgebildet. Die Rillung der Stirnflächen 12, 13 entspricht zweckmäßigerweise *o einem dem Plandrehen eigentümlichen Verlauf der Bearbeitungsspuren. Die Stirnflächen 12, 13 der aus Eisenwerkstoff gefertigten Abstandshülse 11 sind jeweils mit einer durch Stickstoffdiffusion gebildeten festhaftenden Schicht (nicht aufgezeigt) bedeckt. Als «5 Anhaltswerte für die durch die Riilung gegebene Rauhigkeit seien 15-20 μηι genannt, die Dicke der als Hartstoffkörper Nitride enthaltenden Schicht soll mindestens 10 μηι betragen.

Am antriebseitigen Ende der Achswelle 6 ist ein mit so einer Doppelgelenkwelle 7 verbindbarer Flansch 16 angeordnet. Der lediglich teilweise aufgezeigte Flansch

16 steht mit der Achswelle 6 über ein Profil 17 drehfest in Verbindung. Ferner liegt der Flansch 16 über eine Stirnfläche seines zylindrischen Ansatzes 18 am Laufring 15 an. Zur Halterung des Flansches 16 auf der Achswelle 6 sowie zu deren Fixierung über die Wälzlager 9, 10 im Gehäuse 8 wird der Flansch 16 mittels einer am Wellenende angeordneten Verschraubung 19 über die Laufringe 14, 15 und die dazwischen &o angeordnete Abstandshülse 11 gegen einen Bund 20 der Achswelle 6 verspannt.

Beim Verspannen des Flansches 16 gegen den Achswellenbund 20 platzt die an den Rippenkuppen befindliche, vorbeschriebene Schicht auf. Die hierbei >>ϊ entstehenden und vorwiegend aus Nitriden gebildeten Bruchstücke drücken sich beim weiteren Verspannen sowohl in die Stirnflächen 12,13 der Abstandshülse 11 als auch in die Stirnflächen 21,22 der inneren Laufringe 14, 15 ein. Die in die Rillentäler abgedrängten Bruchstücke durchdrücken dabei die festhaftende, unzerstörte Schicht infolge des nicht harten Untergrundes. Damit stehen die Abstandshülse 11 und die Wälzlager 9, 10 über ihre inneren Laufringe 14, 15 am Ende der Verspannung nicht nur über ihre entsprechenden Stirnflächen reibschlüssig, sondern über in die Stirnflächen 12, 21 sowie 13, 22 eingedrückten, aus Nitriden bestehenden Bruchstücke auch formschlüssig miteinander in Verbindung. Mit dieser formschlüssigen Verbindung sind die aufgrund der unterschiedlichen Drehsteifigkeit von Abstandshülse 11 und Achswelle 6 zwischen Abstandshülse 11 und den inneren Laufringen 14,15 möglichen Relativbewegungen unterbunden.

Lim mögliche Relativbewegungen zwischen Ansatz 18 des Flansches 16 und dem Laufring 15 sowie zwischen Laufring 14 und Bund 20 der Achswelle 6 zu vermeiden, können auch zwischen den Stirnflächen der vorgenannten Bauteile einen Formschluß bewirkende Hartstoffkörper angeordnet sein.

Bei einer Drehbeanspruchung der Achswelle 6 haben die die Abstandshülse 6 mit den Laufringen 14, 15 formschlüssig verbindenden, aus Nitriden bestehenden Bruchstücke den über die reibschlüssige Verbindung übertragbaren Anteil der Beanspruchung hinausgehenden Anteil aufzunehmen. Eine einwandfreie Übertragung dieses Anteils der Drehbeanspruchung ist über lange Zeit nur dann gegeben, wenn von Anfang an eine möglichst hohe Anzahl Hartstoffkörper bzw. aus Nitriden bestehende Bruchstücke in die zusammenwirkenden Stirnflächen eingedrückt werden. Voraussetzung dafür ist, daß die jeweils zusammenwirkenden Stirnflächen im verspannten Zustand der Bauteile möglichst parallel zueinander verlaufen, !'ann aus irgendwelchen Gründen diese Voraussetzung zwischen den Stirnflächen der Abstandshülse 11 und den Laufringen 14, 15 nicht erzielt werden, kann durch Anordnung von Ringen (s. Einzelheit F i g. 2a) zwischen den vorgenannten Bauteilen der Fehler in der Parallelität der Stirnflächen 12,21 und 13,22 verringert werden. In diesem Fall werden die Stirnflächen 12, 13 der Abstandshülse 11 nicht erfindungsgemäß gestaltet, dafür werden die Stirnflächen der Zwischenringe gerillt ausgebildet und billigerweise mit einer Nitride als Hartstoffkörper enthaltenden Schicht bedeckt. Bei Verwendung derartiger Zwischenringe kann in vorteilhafter Weise eine zum Verspannen des Flansches 16 über die Laufringe 14, 15 und die Abstandshülse 11 gegen den Wellenbund 20 geringere Kraft und damit ein geringeres Anzugsmoment in der Verschraubung 19 angesetzt werden.

Es war bislang zur einwandfreien Fixierung der Achswelle 6 im Gehäuse 8 üblich, ein Wälzlager mit seinem äußeren Laufring gegen eine gehäusefeste Schulter anschlagen zu lassen und beim anderen Wälzlager dessen äußeren Laufring mit einer vorgenannten Schulter über einen nicht aufgezeigten Paßring zu verbinden. Dieser Ring, dessen Breite nach Ausmessen der zusammengefügten Teile bestimmt wird, dient zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen. Durch die jeweils auf den Stirnflächen 12,13 der Abstandshülse 11 ozw. auf den Stirnflächen der Zwischenringe aufgebrachte, Hartstoffkörper enthaltene Schicht in Verbindung mit der Rauhigkeit der vorgenannten Stirnflächen werden die Fertigungstoleranzen aufgenommen, so daß der Paßring vorteilhafterweise entfallen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen gegeneinander verspannten, reibschlüssig zusammenwirkenden Bauteilen, insbesondere bei einer zwischen axial verspannten Wälzlagern einer Welle angeordneten, auf Verdrehung beanspruchten Abstandshülse in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, wobei die aus Eisenwerkstoff '" gebildeten Bauteile über zwischen den reibschlüssig zusammenwirkenden Flächen eingebrachte, beim Verspannen der Bauteile in die Flächen eindrückbare Hartstoffkörper in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffkörper auf die mit konzentrischen Bearbeitungsrillen versehene Anlagefläche (13 oder 21, 22) des einen Bauteils (11,14,15) als Nitride in einer an sich bekannten mittels Stickstoffdiffusion erzeugten, beim Verspannen der Bauteile miteinander zumin- ^OT dest an den Kuppen der Rillen aufbrechende und dabei die Hartstoffkörper freisetzende Schicht (S) aufgebracht sind, wobei die Tiefe der Rillen im wesentlichen das 1,5 bis 2fache der Dicke der Schicht beträgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung an Zwischenringen oder -scheiben.